Συμβολή στη μελέτη των μεταβολών του φάσματος της υπεριώδους ακτινοβολίας, σε διάφορες κλίμακες χρόνου.

Abstract

The object of this thesis is the study of the spectral ultraviolet irradiance variability, in various time scales. For the purposes of the thesis the spectral measurements of the two Brewer spectroradiometers operating at the Laboratory of Atmospheric Physics, Thessaloniki, Greece, since 1989 and 1993, respectively, were used. In the first chapter a short reference is made to solar ultraviolet radiation ant its properties as well as the methods of its attenuation during its transmission through the Earth’s atmosphere. Furthermore, the principles of operation of the Brewer spectroradiometer and the methodology of its absolute calibration are described. In the second chapter the methodology followed during the re-evaluation of the spectral measurements data set, is described. Following, all the corrections that were applied to the measurements of the two instruments during their quality control are analyzed and an estimation of the total uncertainty of their measurements is performed. In the third chapter the results of the comparison of the synchronous spectral measurements of the two Brewer spectroradiometers are presented and the achievement of a very satisfying agreement between them is concluded. In the following chapter the long term variability of the ultraviolet irradiance is examined using both erythemal dose values, as well as spectral measurements of the two instruments during the time period of 1993 – 2005, for many different time scales. Finally, in the fifth chapter of this thesis the dependence of the ultraviolet irradiance and its long term variability to the respective long term variability of three different atmospheric parameters, such as cloudiness, total ozone and aerosol optical depth, is examined. e

Το αντικείμενο αυτής της διατριβής είναι η μελέτη των μεταβολών του φάσματος της υπεριώδους ακτινοβολίας σε διάφορες κλίμακες χρόνου. Στα πλαίσια της διατριβής επεξεργάστηκαν και αναλύθηκαν οι φασματικές μετρήσεις των δύο φασματοφωτομέτρων Brewer που λειτουργούν στο Εργαστήριο Φυσικής της Ατμόσφαιρας από το 1989 και το 1993, αντίστοιχα. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη αναφορά στην ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία και τις ιδιότητές της, όπως είναι οι φασματικές περιοχές που την αποτελούν, αλλά και στους τρόπους εξασθένησής της κατά τη διέλευσή της από την ατμόσφαιρα της Γης. Επίσης, περιγράφεται το φασματοφωτόμετρο Brewer ως όργανο φασματικής μέτρησης της UV ακτινοβολίας και η μέθοδος απόλυτης βαθμονόμησής του. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναπτύσσεται η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την επανεκτίμηση του αρχείου των μετρήσεων της υπεριώδους ακτινοβολίας, που έγιναν με τα δύο φασματοφωτόμετρα Brewer. Στη συνέχεια αναλύονται οι διορθώσεις που εφαρμόστηκαν στις παραπάνω μετρήσεις κατά τη διάρκεια του ποιοτικού τους ελέγχου και γίνεται μία εκτίμηση της συνολικής αβεβαιότητας του τελικού αρχείου των μετρήσεων των δύο οργάνων. Στο τρίτο κεφάλαιο πραγματοποιείται η σύγκριση των σύγχρονων μετρήσεων των δύο φασματοφωτομέτρων Brewer, όπου διαπιστώνεται η επίτευξη πολύ καλών επιπέδων συμφωνίας μεταξύ τους. Επίσης, εξετάζεται η εξάρτηση του λόγου των σύγχρονων μετρήσεών τους από παράγοντες όπως είναι η ηλιακή ζενίθια γωνία, η θερμοκρασία και το μήκος κύματος. Στο τέταρτο κεφάλαιο που ακολουθεί, υπολογίζονται οι μακροχρόνιες τάσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας για το χρονικό διάστημα 1993 – 2005, χρησιμοποιώντας τιμές της ερυθηματογόνου δόσης ή απλά τις φασματικές μετρήσεις των οργάνων, για διάφορες κλίμακες χρόνου. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο εξετάζεται η εξάρτηση της υπεριώδους ακτινοβολίας και των μακροχρόνιων τάσεών της από τις αντίστοιχες μακροχρόνιες τάσεις διαφόρων ατμοσφαιρικών παραμέτρων που την επηρεάζουν όπως είναι η νεφοκάλυψη, η συγκέντρωση του ολικού όζοντος και το οπτικό βάθος των αιωρούμενων σωματιδίων.